黄皮果皮色素的提取工艺及其稳定性研究

陈婉瑞，林 娜，黄俊生，金少钿

（韩山师范学院化学系，广东潮州 521041）

黄皮果皮色素的提取工艺及其稳定性研究

陈婉瑞，林 娜，黄俊生＊，金少钿

（韩山师范学院化学系，广东潮州 521041）

以黄皮果皮为色素提取原料，并通过超声波辅助法对稳定性进行研究．表明色素最佳提取工艺为：溶剂为三氯甲烷，料液比为1：40，时间为3 h，温度为35℃．黄皮果皮色素为亮黄色．研究表明，该色素对温度、pH值、氧化还原剂及金属离子、各类食品添加剂的变化都比较稳定，但对日光稳定性较差，且铁离子对该色素有一定的减色作用．总之黄皮果皮色素是一种稳定性较好、安全可靠的天然植物色素.

黄皮果皮；色素；提取工艺；稳定性

黄皮果，又名“黄皮”，“黄枇”，“黄弹子”，“王坛子”果色金黄、光洁耀目，根据性味，可分甜、酸两个系统，有些品种甜酸适口、汁液丰富而具香味，是色、香、味俱佳的水果，可与荔枝并称．我国的广东、广西、台湾、福建是最大产地．黄皮的叶、根皮及果核等均可供药用．

随着天然色素的需求不断发展，其质量和数量都在不断的增加，然而寻找色价高、耐光性强、抗干扰能力强的天然色素一直是人们不懈努力的方向，而黄皮果表皮天然的黄色素提取尚未见报道，因此值得研究.

1 提取工艺与稳定性研究

1.1 材料与试剂

黄皮果皮（购自当地市场）、无水乙醇、石油醚、丙酮、乙酸乙醚、三氯甲烷、氢氧化钠、盐酸、硫酸锌、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化钠、氯化铁、硫酸铜、氯化铝、30%过氧化氢等药品或试剂均为分析纯．

1.2 仪器与设备

LGJ-10冷冻干燥机（军事医学科学院实验仪器厂）；TU-1900型双光束紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）；WFH-203三用紫外分析仪（上海精科实业有限公司）；FA2004N电子天平（上海精密科学仪器有限公司）；KQ-500DB型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）等.

1.3 方法

1.3.1 材料预处理

果皮除杂洗净，冷冻干燥，粉碎过筛（60目）备用.

1.3.2 色素的提取工艺[1，5，6]

（1）色素提取工艺流程图

果皮除杂洗净→冷冻干燥→粉碎→浸提→浓缩→色素膏.

（2）最佳提取剂的选取

准确称0.1 g的样品8份，分别置于10 ml的蒸馏水、无水乙醇、70%乙醇、1%盐酸乙醇、丙酮、三氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯中，室温下浸取3 h，定容，抽滤，在380-500 nm波长段扫描，测定吸光度，并比较选择最佳提取溶剂.

（3）最佳提取时间的选择

准确称取0.1 g的样品8份，各加入三氯甲烷溶液10 ml，在室温下分别浸提1、2、3、4、5、8、10、12 h后，定容，抽滤，测定在445 nm波长处的吸光度.

（4）最佳提取温度的选择

准确称取0.1 g样品6份，各加入三氯甲烷溶液10 ml，分别在30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃时浸取3 h后，定容，抽滤，测定在445 nm波长处的吸光度，并对比选择最佳提取温度.

（5）最佳料液比的选择

准确称取0.1 g样品5份，分别加入以1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50料液比的三氯甲烷溶液中，35℃下浸提3 h后，定容，抽滤，测定在445 nm波长处的吸光度，并对比选择最佳料液比.

1.3.3 黄皮果皮色素的稳定性研究[1，5，6]

用最佳提取工艺提取色素，并以超声波辅助浸提[3]，在45℃下旋转蒸发浓缩得色素膏（黄色油状物），用少量95%乙醇封存色膏，将此封存液作为色素原液，量取1 ml的原液并用无水乙醇稀释至1 000 ml作为稀释液.

（1）光照对色素稳定性的影响

可见光对色素稳定性的影响：准确量取相同体积的稀释液，置于太阳光下0、5、10、20、30、40、60、120、180 min，考察日光对色素溶液的颜色及吸收光谱的影响，同时考察在最大吸收波长445 nm处，并分析室内光和白炽光对色素吸光度的影响.

紫外光对色素稳定性的影响：准确量取相同体积的稀释液，分别在紫外光254、365nm处照射0、5、10、20、40、60、120 min，观察各溶液颜色的变化，并测定各溶液在最大波长445 nm处的吸光度.

（2）温度对色素稳定性的影响

准确量取相同体积的稀释液，分别于30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的恒温水浴锅中恒温1 h，观察各溶液的颜色变化，等溶液恢复至室温后在400-500 nm波长段扫描，测定吸光度并绘制吸收光谱图.

（3）pH值对色素稳定性的影响

准确量取相同体积的稀释液，用0.1 mol/L NaOH和0.1 mol/L HCl调其pH分别为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0，静置0.5 h，观察各溶液颜色的变化，并在400-500 nm波长段扫描，测定吸光度并绘制吸收光谱图.

（4）氧化还原剂对色素稳定性的影响

氧化剂对色素稳定性的影响：准确量取相同体积的稀释液，分别加5 ml不同浓度0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%和0.05%的过氧化氢，常温下静置1.5 h，观察各溶液颜色的变化，并在400-500 nm波长段扫描，测定吸光并绘制吸收光谱图.

还原剂对色素稳定性的影响：准确量取相同体积的稀释液，分别加入5 ml不同浓度0、0.01%，0.02%、0.03%、0.04%和0.05%的亚硫酸钠，常温下静置1.5 h，观察各溶液颜色的变化，并在400-500 nm波长段扫描，测定吸光并绘制吸收光谱图.

（5）金属离子对色素稳定性的影响

准确量取相同体积的稀释液，分别加入5 ml浓度为2×10-5、10×10-5、50×10-5mol/L的K+、Zn2+、Mg2+、Na+、Fe3+、Al3+、Ca2+、Cu2+等各种金属离子，常温下静置22 h，观察各溶液颜色的变化，并测定各溶液在最大波长445 nm处的吸光度.

（6）食品添加剂对色素稳定性的影响

葡萄糖与蔗糖对色素稳定性的影响：准确量取相同体积的稀释液，分别加入5 ml浓度为0%、1%、5%、10%、20%的葡萄糖、蔗糖溶液，常温静置22 h，观察各溶液颜色的变化，并测定各溶液在最大波长445 nm处的吸光度.

其他食品添加剂对色素稳定性影响：准确量取相同体积的稀释液，分别加入5 ml浓度为0%、0.01%、0.05%、0.1%的山梨甲酸、苯甲酸钠、抗坏血酸、柠檬酸、糖精、木糖醇、甜蜜素，常温静置22 h，观察各溶液颜色的变化，并测定各溶液在最大波长445 nm处的吸光度.

2 结果与分析

2.1 色素提取最佳工艺参数的确定

2.1.1 不同溶剂对黄皮果皮色素提取的影响

从图1和表1可知色素易溶于三氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、丙酮、乙醇等，该色素的最佳提取剂是三氯甲烷，其在可见光区的最大吸收波长为445 nm，黄皮果皮色素为亮黄色，色泽鲜艳.

图1 黄皮果皮色素在不同溶剂中的吸收光谱

表1 黄皮果皮色素在不同溶剂中的提取效果

2.1.2 提取时间对黄皮果皮色素的影响

从图2可得出，随着浸提时间的延长，黄皮果皮黄色素的吸光度呈上升趋势，且在3 h的时候，上升的趋势是最大的，但在3 h后，吸光度的变化不大，最终选择3 h为最佳的提取时间.

2.1.3 提取温度对黄皮果皮黄色素的影响

从图3来看，随着提取温度的上升，提取得到的色素溶液的吸光值呈先增加后下降的趋势，而且实验中色素的颜色也随着温度的上升而变为淡黄色，且至室温后，颜色也没有恢复．因此综合多方面的因素，选取35℃为最佳的浸提温度．

2.1.4 料液比对提取黄皮果皮色素的影响

从图4可看出随着料液比浓度的下降，吸光度呈缓慢上升的趋势，当料液比达到1∶30的时候，吸光度上升的趋势已经不大，因此选择1∶40为最佳的料液比.

图2 不同浸提时间的吸光度

图3 不同浸提温度的吸光度

图4 不同料液比的吸光度

图5 不同日照时间对黄皮果皮色素稳定性的影响

2.2 黄皮果皮色素的稳定性

2.2.1 色素对光的稳定性

从图5可以看出，随着时间的延长，最大波长445 nm处的吸光度逐渐下降，光照时间在60 min后可以看到445 nm的吸收峰消失，色素的颜色由亮黄色变为浅黄色，不可恢复．说明日光照射对色素的稳定性影响较大，因此该色素应避免阳光照射．色素在不同光源照射下在波长445 nm处的吸光度，结果见表3．

从表3可以看出，随着光照射时间的延长，色素的吸光度呈现出下降的趋势，因此该色素不仅要避免阳光照射，也应该避免灯光照射．

表3 不同光源照射下吸光度的比较 （445 nm）

从图6可知，随着紫外线照射时间的延长，两种不同波长的紫外线照射对色素的吸光度有明显的影响，它们都呈现出下降的趋势，其中波长为365 nm的紫外线照射的吸光度下降的幅度较大，而波长为254 nm的紫外线照射的吸光度下降幅度较小．

图6 紫外光对色素稳定性的影响

2.2.2 耐热性

由图7可以看出，当温度上升时，色素的吸收光谱会受到一定的影响，但幅度并不大，随着温度的上升，色素的吸光度逐渐下降，总的来说，色素受温度的影响并不大，耐热性较好.

图7 不同温度对色素稳定性的影响

图8 不同pH值对色素稳定性的影响

2.2.3 耐酸碱性

从图8和表4可以看出，酸度对该色素有一定的影响，当pH在2-8时色素的颜色变化不明显，且吸光度变化幅度也较小；当溶液处于碱性较强的环境时，色素的颜色变化较大，且吸光度上升的幅度较大．说明该色素在酸性条件下比较稳定.

表4 不同酸度条件下色素提取液吸光度的比较

2.2.4 色素的耐氧化和还原性

从图谱9可以看出，随着过氧化氢浓度的增加，最大吸收峰处的吸光度稍微变大，但变化程度极其微小，且各提取液的颜色基本上没有变化，表明该色素的耐氧化性较好.

从图10及实验现象可以看出，随着亚硫酸钠浓度的逐渐升高，最大吸收峰处的吸光度变化较之于过氧化氢要大一些，也随着亚硫酸钠浓度升高，色素的最大吸收峰红移，但色素的颜色发生的变化较小，因此可以看出该色素的耐还原性较好.

图9 不同浓度过氧化氢对色素的稳定性影响

图10 不同浓度亚硫酸钠对色素稳定性的影响

2.2.5 金属离子对色素稳定性的影响

从表5可以看出，不同浓度金属离子对色素的稳定性有一定的影响，但Fe3+对该色素的稳定性影响较大，随着Fe3+浓度的增大，色素在最大波长处的吸光度逐渐增大且溶液的颜色加深，变为土黄色，而其它的金属离子对色素影响不大．因此，该色素在储运中应避免与铁器皿接触．

表5 不同浓度金属离子对色素稳定性的影响

2.2.6 食品添加剂对色素的影响

（1）葡萄糖与蔗糖对色素稳定性的影响

图11 不同浓度的葡萄糖与蔗糖对色素吸光度的影响比较

从图11可以看出，总体来说，蔗糖和葡萄糖对色素的影响不大，吸光度维持在0.26左右，因此该色素的耐糖性较好.

（2）其他常见食品添加剂对色素稳定性的影响

表6 不同浓度的各种食品添加剂对色素稳定性的影响

从表6可以看出，不同浓度的食品添加剂对黄皮果皮色素稳定性影响都不大，这说明该色素对常见的食品添加剂稳定性较好．

3 结论

实验结果表明，黄皮果皮色素的最佳提取工艺条件为溶剂为三氯甲烷，温度为35℃，时间为3 h，料液比为1∶40．该色素对pH值、氧化剂、还原剂、常用食品添加剂及金属离子比较稳定，但不耐日光，不耐铁离子，应该避免与铁器皿直接接触和阳光照射．

综上所述，黄皮果皮黄色素是一种稳定性较好、安全可靠的天然植物色素．若以黄皮深加工的废料进行色素提取，应具有较好的开发价值．

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[3]李文飞，冯伟，吕佳飞，等．橘皮色素提取工艺的研究进展[J]．化工科技市场，2010，33（6）：5-7.

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The Research on Extraction Technology and Stability of Clausena Lansium Peel

CHEN Wan-rui，LIN-Na，HUANG Jun-sheng*，JIN Shao-tian
(Department of Chemistry，Hanshan Normal University，Chaozhou 521041，China)

In the thesis,the extraction and stability of pericarp pigment from clausena lansium peel were studied.The result shows the best extraction technology is solvent for chloroform,35℃,3 h and materialtoliquid 1:40.The research showed that the pigment was stable to heat,acid,oxidant and reductant,metal ions,and food additives,but sunlight has a great effect on the pigment and the Fe3+can fade it.In short,the yellow pigment of clausena lansium peel is a stable and safe pigment.

clausena lansium peel；pigment；extraction process；stability

TS203.3

A

1007-6883(2011)06-0075-07

2011-10-19

韩山师范学院化学系学士前项目资助 （2011）

陈婉瑞（1989-），女，广东揭阳人，韩山师范学院化学系学生．黄俊生为通讯作者．

责任编辑 尔 迟 杨培奎